(57)【要約】【課題】排気マニホールドと一体成型されたタービンハウジングを備えた構成において、排気マニホールドとタービンハウジングの連続部分の剛性を高める。【解決手段】エンジンの排気ガスで駆動しエンジンの給気圧を高める過給機１は、排気ガスが導かれる排気マニホールド１６と、排気マニホールドと一体成型され、排気マニホールドから排気ガスが流入する環状のタービンスクロール流路、および、タービンスクロール流路から導入された流体を導出する吐出口が形成されたタービンハウジング４と、タービンスクロール流路を区画形成するタービンハウジングの外壁部のうち、タービンハウジングの周長が最も大きい大径部４ｂから、排気マニホールドまで連続して延在するリブ１７を備える。【選択図】図２
2013189921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスで駆動し該エンジンの給気圧を高める過給機であって、
前記排気ガスが導かれる排気マニホールドと、
前記排気マニホールドと一体成型され、該排気マニホールドから前記排気ガスが流入する環状のタービンスクロール流路、および、該タービンスクロール流路から導入された流体を導出する吐出口が形成されたタービンハウジングと、
前記タービンスクロール流路を区画形成する前記タービンハウジングの外壁部のうち、該タービンハウジングの周長が最も大きい大径部から、前記排気マニホールドまで連続して延在するリブを備えたことを特徴とする過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気マニホールドと一体成型されたタービンハウジングを備える過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機は、例えば、タービンインペラを収容したタービンハウジングに、エンジンの排気マニホールドを接続し排気ガスを導いてタービンインペラを回転させ、その回転力で空気を圧縮してエンジンに送出することで、エンジン出力を高める用途で用いられる。この過給機とエンジンを搭載する自動車などでは、エンジン室の小型化や部品点数の削減、車体重量の軽量化が求められており、これらの要求に応えるべく、タービンハウジングと排気マニホールドを一体成型する構成が提案されている。
【０００３】
タービンハウジングと排気マニホールドを一体成型することで、双方を締結する必要がなくなり、締結のためのフランジや、ボルトなどの部品が不要となり、小型化や軽量化が可能となる。例えば、特許文献１では、タービンハウジングを鋳造一体化した排気マニホールドが記載されている。当該排気マニホールドは、複数気筒のエンジンの排気流路を形成しており、各気筒に対応する複数の流路が一つに合流する集合部を有する。この集合部および集合部より上流部を形成する外壁部には、複数の流路が合流する方向に沿ってリブが設けられ、当該外壁部の剛性が高められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９９４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、タービンハウジングと排気マニホールドを一体成型すると、排気マニホールドの集合部からタービンスクロール流路を形成する部分までの連続部分は、最も高温となり、熱膨張による熱変形力が最も強い部分となる。
【０００６】
ここで、タービンハウジングと排気マニホールドをフランジ構造で締結する場合、タービンハウジングと排気マニホールドの流路に対し垂直方向の熱変形力については、フランジ同士が摺動することで開放された。また、流路と同一方向の熱変形力については、フランジ間のガスケットの変形により多少の吸収が行われた。しかし、タービンハウジングと排気マニホールドを一体成型することで、当該連続部分での熱膨張を解放、吸収する余地は無くなり、熱変形力が発生する。したがって、当該連続部分での熱変形力に抗するため、連続部分は高い剛性が求められる。
【０００７】
一方で、タービンハウジングと排気マニホールドを一体成型すると、双方を締結するために形成されたフランジが不要となることから、双方が連続する連続部分を単純な管状とすると、フランジが形成される場合に比べ、連続部分の剛性が低くなってしまう。
【０００８】
これらの理由により、タービンハウジングと排気マニホールドを一体成型する場合、タービンハウジングと排気マニホールドの連続部分について、剛性の向上が望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、排気マニホールドと一体成型されたタービンハウジングを備えた構成において、排気マニホールドとタービンハウジングの連続部分の剛性を高めることができる過給機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の過給機は、エンジンの排気ガスで駆動し該エンジンの給気圧を高める過給機であって、前記排気ガスが導かれる排気マニホールドと、前記排気マニホールドと一体成型され、該排気マニホールドから前記排気ガスが流入する環状のタービンスクロール流路、および、該タービンスクロール流路から導入された流体を導出する吐出口が形成されたタービンハウジングと、前記タービンスクロール流路を区画形成する前記タービンハウジングの外壁部のうち、該タービンハウジングの周長が最も大きい大径部から、前記排気マニホールドまで連続して延在するリブを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排気マニホールドと一体成型されたタービンハウジングを備えた構成において、排気マニホールドとタービンハウジングの連続部分の剛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】過給機の概略断面図である。
【図２】過給機の第１の外観図である。
【図３】過給機の第２の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
図１は、過給機１の概略断面図であり、図２および図３は、過給機１の外観図である。過給機１について、図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は下面図であり、図３（ａ）は背面図であり、図３（ｂ）は上面図である。図１では、過給機１の輪郭を断面図の周囲に破線で示す。
【００１５】
以下では、図１に示す矢印Ｆ方向を過給機１の前側とし、矢印Ｒ方向を過給機１の後側として説明する。図１から図３に示すように、過給機１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の前側に締結機構３によって連結されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の後側にボルト５によって連結されるコンプレッサハウジング６と、が一体化されて形成されている。
【００１６】
図１に示すように、ベアリングハウジング２のタービンハウジング４近傍の外周面には、ベアリングハウジング２の径方向に窪んだ溝２ａが設けられている。また、タービンハウジング４のベアリングハウジング２近傍の外周面には、タービンハウジング４の径方向に窪んだ溝４ａが設けられている。ベアリングハウジング２とタービンハウジング４は、溝２ａ、４ａを締結機構３によってバンド締結して固定される。
【００１７】
締結機構３は、図２、図３に示すように、半円バンド３ａ、３ｂ、連結リング３ｃ、ボルト３ｄ、ナット３ｅで構成される。半円バンド３ａ、３ｂは、ベアリングハウジング２とタービンハウジング４の端部近傍の外周面の半周を覆う部材であって、図１に示すように、径方向内側に突出する２つの突出部３ｆを有する。突出部３ｆは溝２ａ、４ａに嵌められ、半円バンド３ａ、３ｂ双方の一端は、連結リング３ｃに掛止されている。半円バンド３ａ、３ｂ双方の他端には、フランジ３ｇが形成され、ボルト３ｄとナット３ｅで締結されている。
【００１８】
図１に示すように、ベアリングハウジング２には、過給機１の前後方向に貫通する軸受孔２ｂが形成されており、この軸受孔２ｂにタービン軸７がベアリングＢを介して回転自在に支持されている。タービン軸７の前端部にはタービンインペラ８が一体的に連結されており、このタービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、タービン軸７の後端部（他端）にはコンプレッサインペラ９が一体的に連結されており、このコンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。
【００１９】
コンプレッサハウジング６には、過給機１の後側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１０が形成されている。また、ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが連結された状態では、これら両ハウジング２、６の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路１１が形成される。このディフューザ流路１１は、タービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。
【００２０】
また、コンプレッサハウジング６には、ディフューザ流路１１よりもタービン軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、エンジンの吸気口と連通するとともに、ディフューザ流路１１にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング６内に流体が吸気されるとともに、当該吸気された流体は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。
【００２１】
タービンハウジング４には、過給機１の前側に開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口１３が形成されている。また、タービンハウジング４には、流路１４と、この流路１４よりもタービン軸７（タービンインペラ８）の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路１５とが設けられている。タービンスクロール流路１５は、エンジンの排気ガスが導かれる排気マニホールド１６内の流路と連通するとともに、上記の流路１４にも連通している。
【００２２】
排気マニホールド１６は、例えば、図３（ａ）に示すエンジンの４つのシリンダからそれぞれ導かれる排気ガスの流入孔１６ａ〜１６ｄと、図２（a）、（ｂ）に示す、各流入孔１６ａ〜１６ｄから流入した排気ガスが合流する集合部１６ｅとを有する。
【００２３】
したがって、排気マニホールド１６内の流路からタービンスクロール流路１５に導かれたエンジンの排気ガスは、流路１４およびタービンインペラ８を介して吐出口１３に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、タービン軸７を介してコンプレッサインペラ９に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ９の回転力によって、上記のとおりに、流体が昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。こうして、過給機１は、エンジンの排気ガスで駆動し、エンジンの給気圧を高める。
【００２４】
ところで、本実施形態の過給機１のタービンハウジング４は、図２、３に示すように、エンジンの排気マニホールド１６と、例えば、鋳造などによって一体成型されている。
【００２５】
排気マニホールド１６は、タービンハウジング４より高温になり熱膨張による変形が大きいため、タービンハウジング４と排気マニホールド１６を一体成型すると、タービンハウジング４と排気マニホールド１６が連続する部分には熱膨張による負荷がかかる。
【００２６】
また、タービンハウジング４と排気マニホールド１６をフランジ構造で締結する場合の締結部分に比べ、タービンハウジング４と排気マニホールド１６が連続する部分の外壁部は、フランジがなく肉薄となることから剛性が低く、タービンハウジング４と排気マニホールド１６の相対的な位置ずれも許容されないことからせん断応力も増加し易い。
【００２７】
そこで、本実施形態の過給機１では、タービンハウジング４と排気マニホールド１６が連続する部分（図２（ａ）、図３（ａ）に一点鎖線の四角で示す連続部分１６ｆ）に、排気ガスの流路方向に沿って、流路を形成する外壁部の肉厚方向の外側の表面に、当該肉厚方向に突出したリブ１７を設けている。
【００２８】
ここでは、連続部分１６ｆを、排気マニホールド１６のうち、例えば、集合部１６ｅより下流側であって、タービンハウジング４のうち、タービンスクロール流路１５より上流側の流路を形成する外壁部における、肉厚方向の外側の表面とする。
【００２９】
より詳細には、排気マニホールド１６においては、集合部１６ｅがタービン軸７の軸方向と平行に延在しており、連続部分１６ｆは、この集合部１６ｅに直交する。
【００３０】
連続部分１６ｆには、集合部１６ｅに導かれた排気ガスを、タービンスクロール流路１５に対して、当該タービンスクロール流路１５の径方向外方から導くための流路が形成されている。したがって、連続部分１６ｆは、タービンハウジング４のうち、タービンスクロール流路１５の外周上において、当該タービンスクロール流路１５の径方向外方に位置することとなる。
【００３１】
また、連続部分１６ｆには、タービンハウジング４のうち、タービンスクロール流路１５を形成する外周側の環状の外壁部と、当該タービンスクロール流路１５の上流側に連続し、直線的な流路を形成する円筒形状の外壁部と、の境界部分（連続する部分）が含まれる。
【００３２】
本実施形態において、タービンスクロール流路１５を区画形成するタービンハウジング４の外壁部のうち、当該タービンハウジング４の周長が最も大きい部位を大径部４ｂ（図２（ａ）、（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）参照）と称する。外径部４ｂは、タービンハウジング４の外周における周方向にわたって延在する。ここで、タービンハウジング４の周長は、例えば、タービンハウジング４の周方向（タービン軸７の回転方向）の外形の輪郭線の長さである。
【００３３】
そして、リブ１７は、この大径部４ｂから排気マニホールド１６まで、連続部分１６ｆの流路方向に沿って延在している。
【００３４】
上記のように、本実施形態の過給機１は、排気マニホールド１６と一体成型されたタービンハウジング４を備え、このタービンハウジング４の外側には、連続部分１６ｆまで延在するリブ１７が設けられているため、連続部分１６ｆの剛性が高められる。
【００３５】
また、リブ１７は大径部４ｂから排気マニホールド１６の集合部１６ｅまで連続して延在している。そのため、連続部分１６ｆ付近にリブ１７の端部が位置する場合に比べ、熱変形による負荷が最も大きくなる連続部分１６ｆの剛性がさらに高くなっている。
【００３６】
また、大径部４ｂにリブ１７を設けることから、タービンハウジング４のうち、タービンスクロール流路１５の外周上の他の部位に同じような高さのリブ１７を設ける場合に比べ、リブ１７の体積が大きくなって剛性を高められる上、リブ１７の表面積も大きくなってタービンハウジング４の放熱効果が高い。
【００３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、排気マニホールドと一体成型されたタービンハウジングを備える過給機に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１     …過給機
４     …タービンハウジング
４ｂ   …大径部
１３   …吐出口
１５   …タービンスクロール流路
１６   …排気マニホールド
１７   …リブ
【図１】
2013189921.tif 000003
【図２】
2013189921.tif 000004
【図３】
2013189921.tif 000005